RU2235802C1 - Способ изготовления гибкой зеркально отражающей структуры и структура, полученная этим способом - Google Patents

Abstract

Изобретения относятся к технологии изготовления отражающих покрытий, которые могут подвергаться изгибу без ухудшения отражающих свойств. Структура, полученная этим способом, может быть использована для изготовления рефлекторов различной формы, и в частности, для рефлекторов краевой подсветки жидкокристаллических дисплеев (ЖКД). Металлическую основу в виде гибкого листа металла перед нанесением отражающего слоя подвергают ионному или плазменному травлению. Отражающий слой серебра наносят в две стадии. На первой стадии наносят слой серебра толщиной 1-40 нм, затем поверхность обрабатывают пучком ускоренных ионов для ионного перемешивания слоя серебра с металлической основой. Затем наносят второй слой серебра до достижения общей толщины слоя серебра 100-200 нм. Затем напылением в вакууме наносят слой сплава никель-хром с соотношением компонентов (65-95)% Ni и (35-5)% Cr, толщиной 1-3 нм. Следующей операцией процесса является нанесение защитного слоя из прозрачного оксида металла методом плазменного напыления в атмосфере кислорода. Процесс нанесения отражающего и защитного покрытий ведут при температуре не более 180°С. В результате получают гибкую отражающую формоустойчивую структуру, способную к изгибу с малым радиусом кривизны без нарушения адгезии отражающего слоя и обладающую достаточно простой технологией изготовления. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к технологии изготовления отражающих покрытий, которые могут подвергаться изгибу без ухудшения отражающих свойств. Изобретение может быть использовано для изготовления рефлекторов различной формы, и в частности, для рефлекторов краевой подсветки жидкокристаллических дисплеев (ЖКД).

При использовании отражающих покрытий для рефлекторов краевой подсветки ЖКД к ним предъявляются определенные требования. Во-первых, покрытие должно иметь высокий (не менее 80-90%) коэффициент отражения видимого света, в противном случае большая часть энергии люминесцентной лампы подсветки будет расходоваться на нагрев отражателя, что недопустимо из-за требований теплового режима. Во-вторых, к отражающему листу предъявляются требования формоустойчивости при изгибе. Третьим и самым главным требованием является хорошая адгезия отражающего покрытия, выдерживающего изгибы под малым (порядка 3-5 мм) радиусом. Кроме того, отражающее покрытие должно быть бесцветным и не ухудшающим свои отражающие свойства под действием ультрафиолета, температуры и атмосферной влаги.

В настоящее время известно несколько способов получения гибких отражающих структур, в большей или меньшей степени удовлетворяющих поставленным требованиям.

Так, отражательный лист задней подсветки для жидких кристаллов по патенту RU 2166522 представляет собой пленочную основу из сложного полиэфира толщиной 25-50 мкм и нанесенное на одну сторону основы отражательное покрытие из смеси полимерного связующего с частицами в виде полых микросфер. В качестве полимерного связующего используются прозрачные сополимеры метакрилата. Для улучшения устойчивости отражения под влиянием теплового и ультрафиолетового (УФ) излучений в отражающий лист добавляют антиокислитель, поглотитель или стабилизатор УФ излучения. Способ изготовления этого покрытия заключается в нанесении распылением на основу текучей отражающей краски с последующей сушкой. Основной недостаток таких покрытий заключается в недостаточно высоком (не более 80%) коэффициенте отражения видимого света, который обусловлен диффузным характером отражения и ограниченной прозрачностью связующего.

В патенте US 5424876 описана высокоотражающая зеркальная поверхность, которая получена последовательным формированием на подложке из синтетических смол первого подслоя из оксида кремния, второго подслоя из сульфида хрома, отражающей пленки и защитной пленки. Отражающая пленка формируется из алюминия или серебра, а защитный слой сформирован из слоев сульфида хрома, диоксида кремния, оксида алюминия и оксидов титана, или тантала, или циркония. Такие сложные по составу покрытия выбраны для того, чтобы уменьшить деформацию изделия при нагреве, который неизбежно происходит в процессе его эксплуатации. При нагревании изгиб подложки с подслоями из диоксида титана и сульфида хрома компенсируется термоизгибом в противоположную сторону структуры, состоящей из отражающего и защитных слоев. Полученные таким образом зеркально отражающие поверхности не коробятся от нагрева, однако их изготовление достаточно сложное и дорогое.

В патенте RU 2146303 описаны двусторонние отражающие пленки, на обе стороны которых методом магнетронного распыления нанесены металлические отражающие покрытия. Эти пленки разработаны для частичного отражения света на определенных длинах волн и предназначены для крепления к поверхностям, используемым для остекления, или в качестве ламинирующего покрытия стекол. Использовать такие пленки в качестве гибкого отражателя нельзя, так как они не держат форму и могут при изгибе собираться в складки.

Светоотражающее покрытие из чистого алюминия на металлической поверхности, описанное в патенте RU 2157948, имеет высокий коэффициент отражения и обладает механической прочностью и коррозионной стойкостью. Оно содержит последовательно расположенные на металлической поверхности полимерный грунтовочный слой, отражающий слой из алюминия и защитный слой в виде прозрачной полимерной пленки. Технология получения покрытия состоит в следующем. На предварительно очищенную металлическую поверхность сначала наносят грунтовочный слой распылением порошка полимера в электростатическом поле с последующей полимеризацией при температуре 100-180°С и охлаждением на воздухе. Затем напылением в вакууме наносят отражающий слой алюминия. Отражающий слой покрывают прозрачным полимерным порошком и полимеризуют его до получения защитной пленки. При изготовлении отражателя сложной формы сначала формуют заготовку из металла, а затем по описанной технологии наносят отражающее покрытие. Такая технология непригодна для изготовления отражателей с малым радиусом кривизны изгиба, так на внутреннюю поверхность с радиусом кривизны менее 5 мм проблематично нанести слои покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по назначению является изогнутый отражатель с гибкой подложкой по патенту US 5276600. На гибкую полимерную подложку с пропусканием видимого света не менее 70% нанесен высокоотражающий слой из серебра, или из серебра с добавками титана, хрома, никеля, или с дополнительными тонкими слоями тех же металлов для повышения коррозионной стойкости отражающего покрытия. Затем на изготовленную таким образом отражающую пленку со стороны отражающего слоя наносят адгезионный (клеящий) слой, которым пленка прикрепляется к листу из алюминия, латуни, меди, нержавеющей стали или железа. В результате получается структура, содержащая гибкую металлическую основу толщиной 0,1-2 мм, клеящий слой толщиной 0,5-50 мкм, высокоотражающий слой серебра толщиной 20-500 нм и защитную полимерную пленку толщиной 5-250 мкм. Ее изгибом можно изготавливать отражатели с радиусом кривизны менее 5 мм. Полимерная пленка и клеящий слой защищают отражающий слой серебра от атмосферного воздействия. Однако под воздействием света и высоких температур происходит так называемое фототермальное повреждение отражающего покрытия.

Для его устранения изобретение получило дальнейшее развитие в патенте US 5982546. На защитной полимерной пленке до нанесения отражающего покрытия формируют модифицированный, обработанный металлосодержащей плазмой слой. В качестве металла в этой плазме используют титан, ванадий, хром, цинк или вольфрам до количества осажденных атомов 4·10¹⁴-2·10¹⁶ атомов/см². На поверхность слоя серебра для улучшения скользящих свойств пленки и повышения коррозионной стойкости слоя серебра наносят слой одного из металлов, таких как хром, никель, титан, алюминий, молибден или вольфрам, или сплав, такой как инконель, инколой, или дюралюминий толщиной 10-30 нм. Таким образом, гибкий отражатель представляет собой многослойную структуру из последовательно расположенных на гибкой металлической основе слоев клея толщиной 0,5-50 мкм, тонкого слоя металла или сплава толщиной 10-30 нм, отражающего слоя серебра толщиной 70-300 нм, модифицированного металлической плазмой слоя полимерной пленки и самой полимерной пленки толщиной 10-200 мкм, являющейся защитным слоем. Полученная отражающая структура сохраняет способность к изгибу без повреждения отражающего слоя и имеет коэффициент отражения до 90% даже после длительного облучения и нагрева. Указанную гибкую зеркально отражающую структуру выберем за прототип.

При хороших отражательных свойствах прототип обладает одним существенным недостатком. Его изготовление связано с различными технологическими процессами, которые проводятся в различных установках. Так, в частности, отражающее покрытие из серебра наносят на полимерную пленку методом вакуумного распыления или осаждением из растворов. Затем извлекают пленку из вакуумной камеры и любым способом наносят клеящий слой, затем пленку приклеивают к металлической основе и проводят операцию затвердевания клеящего слоя (например, термообработку при использовании термопластичного клея, или сушку, или полимеризацию клея иным способом). Все это усложняет технологию, увеличивает ее длительность. Кроме того, защитным покрытием для отражающего слоя является прозрачная полимерная пленка, обладающая недостаточной прочностью к механическим повреждениям, например к царапинам, которые могут ухудшать ее прозрачность.

Для способа изготовления гибкой зеркально отражающей структуры в качестве прототипа выберем описанный выше способ нанесения светоотражающего покрытия на металлическую поверхность по патенту RU 2157948 как наиболее близкий по последовательности операций.

Таким образом, задачей изобретения является разработка зеркально отражающей структуры, способной к изгибу с малым радиусом кривизны, без нарушения адгезии отражающего слоя и обладающей достаточно простой технологией изготовления.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность изготовления гибкой отражающей структуры с использованием одной установки, позволяющей достаточно просто автоматизировать процесс. При этом дополнительно повышается стойкость поверхности отражающей структуры к механическим повреждениям.

Для решения указанной задачи разработан способ изготовления гибкой зеркально отражающей структуры, который заключается в следующем.

Как и в прототипе, на предварительно отполированную и химически очищенную поверхность металлической основы напылением в вакууме наносят отражающий слой, поверх которого формируют защитный слой. В отличие от прототипа, в качестве металлической основы выбирают гибкий лист металла, и его поверхность перед нанесением отражающего слоя подвергают ионному или плазменному травлению. Отражающий слой серебра наносят в две стадии. На первой стадии наносят слой серебра толщиной 1-40 нм, затем поверхность обрабатывают пучком ускоренных ионов для ионного перемешивания слоя серебра с металлической основой. Затем наносят второй слой серебра до достижения общей толщины слоя серебра 100-200 нм. Затем напылением в вакууме наносят слой сплава никель-хром с соотношением компонентов (65-95)% Ni и (35-5)% Cr, толщиной 1-3 нм. Следующей операцией процесса является нанесение защитного слоя из прозрачного оксида металла методом плазменного напыления в атмосфере кислорода. Процесс нанесения отражающего и защитного покрытий ведут при температуре не более 180°С.

Травление металлической основы перед нанесением слоя серебра целесообразно проводить пучком ионов газа с энергией ионов 0,10-10 кэВ до набора флюенса 10¹⁴-10¹⁶ частиц/см.

Операцию перемешивания ионов серебра с металлической основой предпочтительно проводить с помощью пучка ионов газа с энергией 10-100 кэВ до набора флюенса 5·10¹³-10¹⁶ частиц/см².

Из всех методов вакуумного напыления покрытий для реализации данного способа наиболее предпочтителен метод магнетронного распыления. Причем этим методом может наноситься любой из слоев: отражающие слои серебра, слой сплава никель-хром, а также защитные слои оксидов металлов. Очевидно, что наиболее предпочтительно все слои наносить одним методом, так как тогда все операции способа можно будет проводить последовательно в одной вакуумной установке без ее разгерметизации.

Полученный таким способом продукт - гибкая зеркально отражающая структура, как и прототип, содержит гибкую металлическую основу, на которой последовательно расположены отражающий слой серебра и защитный слой из прозрачного материала. В отличие от прототипа на поверхности металлической основы до отражающего слоя расположен модифицированный слой, образованный ионным или плазменным травлением, а отражающий слой состоит из двух слоев серебра. Первый слой серебра толщиной 1-40 нм обработан пучком ускоренных ионов, и толщина второго слоя такова, что общая толщина отражающего слоя серебра составляет 100-200 нм. Между слоем серебра и защитной пленкой нанесен слой сплава никель-хром с соотношением компонентов (65-95):(35-5)% и толщиной 1-3 нм, а в качестве защитного слоя нанесен слой прозрачного оксида металла.

Общий вид предлагаемой гибкой зеркально отражающей структуры показан на фиг.1, на фиг.2 приведена типичная зависимость коэффициента распыления от энергии распыляющих ионов, на фиг.3 представлена принципиальная схема предпочтительного варианта установки для изготовления заявляемой структуры.

На фиг.1 обозначено:

1 - гибкая металлическая основа,

2 - модифицированный плазмой слой,

3 - первый слой серебра,

4 - второй слой серебра

5 - отражающий слой

6 - слой сплава никель-хром,

7 - оксид металла.

Гибкой металлической основой 1 служит лист металла, например нержавеющей стали, толщиной 0,05-0,5 мм. Такая толщина обеспечивает возможность штамповки изделия с малым радиусом закругления и в то же время обеспечивает достаточно высокую механическую прочность отражателя. Лист металлической заготовки может иметь форму пластины или ленты, в зависимости от требований изготовления конкретного отражателя. На поверхности металлической основы 1 расположен модифицированный слой 2, который представляет собой поверхность металла, подвергнутую ионному или плазменному травлению. Модифицированный слой необходим для того, чтобы обеспечить высокую адгезию отражающего слоя по отношению к металлической основе. Это условие особенно важно для элементов оптических систем, изготавливаемых штамповкой, когда имеют место большие напряжения на границе раздела отражающий слой 5 - основа 1. Травление предпочтительнее проводить ионами газов, и в частности инертных газов, с энергией 0,1-10 кэВ. Инертным газам отдается предпочтение потому, что их ионы не образуют химических соединений с атомами обрабатываемых пучком материалов. Кроме того, оборудование для получения пучков ускоренных ионов газов более простое и доступное. Энергия ионов выбирается с учетом максимально эффективного использования ионного пучка для качественного процесса очистки. На фиг.2 представлена типичная форма зависимости коэффициента распыления поверхности твердых тел от энергии ионов (см., например, кн. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: Физическое распыление одноэлементных твердых тел. /Под ред. Р.Бериша. - М.: Мир, 1984, 366 с.). Область максимума кривой практически для всех видов комбинаций "ион-мишень" лежит в интервале от десятых долей до десяти кэВ, и именно эта область выбирается в качестве предпочтительного варианта реализации изобретения. Травление проводят до набора флюенса 10¹⁴-10¹⁶ частиц/см². Величина флюенса определяется опытным путем и связана со степенью загрязнения поверхности, на которую наносят покрытие. При таком режиме травления удаляются практически все адсорбированные молекулы (Н₂О, СО₂ и т. п.) и пленка оксидов, которая образуется на поверхности металлической основы в результате взаимодействия с кислородом воздуха.

Отражающий слой 5 состоит из двух слоев серебра 3 и 4. Серебро выбрано в качестве материала отражающего слоя потому, что оно имеет высокий и однородный коэффициент отражения во всем видимом диапазоне спектра. Первый слой серебра толщиной 1-40 нм подвергнут воздействию ионного пучка для ионного перемешивания слоя серебра с металлической основой. Ионное перемешивание еще более увеличивает адгезию отражающего слоя по отношению к основе. Толщина первого слоя серебра зависит от энергии ионов в пучке и выбирается из следующих соображений. Для наиболее эффективного перемешивания слоя серебра с основой энергия ионов должна быть такой, чтобы ее максимальное поглощение происходило вблизи границы раздела серебро - металл основы. Ионное перемешивание предпочтительнее проводить с помощью пучка газовых ионов. Энергия ионов в пучке для указанной толщины первого слоя серебра составляет 10-100 кэВ. Во время облучения пучком ионов одновременно с процессами перемешивания происходят процессы распыления серебра, поэтому облучение проводят до набора флюенса 5·10¹³-1·10¹⁶ частиц/см². При меньшем флюенсе процесс ионного перемешивания происходит не достаточно интенсивно. Увеличение его свыше 10¹⁶ частиц/см² приведет к неоправданному увеличению времени обработки и большому распылению первого слоя серебра. Такие потери времени и дорогостоящего серебра нецелесообразны.

Второй слой серебра 4 должен быть такой толщины, чтобы общая толщина отражающего слоя 5 находилась в пределах 100-200 нм. При этом естественно необходимо учитывать уменьшение первого слоя серебра за счет распыления в процессе ионного перемешивания. Толщина отражающего слоя 5 определяется следующими факторами. При толщине слоя серебра менее 100 нм такой слой будет пропускать часть видимого света и обладать недостаточно высоким коэффициентом отражения. Увеличение толщины слоя серебра свыше 200 нм не приводит к заметному увеличению коэффициента отражения, а ведет к увеличению расхода серебра, что нецелесообразно из экономических соображений. Кроме того, увеличение толщины слоя серебра может привести к вредным термонапряжениям, так как коэффициенты температурного расширения серебра и металлической основы существенно различны. Следует отметить, что процессы напыления слоев серебра и процесс ионного перемешивания сопровождаются нагревом образца. В то же время известно (см. Гегузин Я.Е. Диффузия по реальной кристаллической поверхности. В сб. “Поверхностная диффузия и растекание”, изд. “Наука”, М., 1969, с.11-77), что при повышении температуры подложки свыше 180°С нанесенная пленка серебра подвергается коалесценции, т.е. она из сплошной превращается в ансамбль трехмерных частиц и ее сплошность нарушается. Это приводит к существенной деградации оптических свойств такого отражателя. Поэтому все процессы, кроме ионного или плазменного травления металлической основы, должны производиться с контролем температуры и ее принудительным снижением, если она достигает 180°С.

Отражающий слой из серебра под действием атмосферных факторов быстро ухудшает свои отражающие свойства. Для защиты от коррозии необходимо прозрачное защитное покрытие. Желательно, чтобы это покрытие предохраняло бы также поверхность зеркала и от механических повреждений. Такие функции хорошо совмещает защитное покрытие из оксидов металлов. Однако процесс нанесения оксидов связан с наличием атомарного кислорода, который до нанесения защитного слоя резко активизирует коррозионные процессы в пленке серебра, что приводит к дефектам отражающего покрытия. Поэтому на отражающий слой серебра до нанесения оксида металла наносят тонкий слой 6, предохраняющий серебро от коррозии. К такому антикоррозионному слою 6 предъявляются требования его высокой прозрачности и бесцветности, иначе он будет уменьшать коэффициент отражения всей структуры и смещать спектр отраженного излучения в ту или иную область длин волн, что недопустимо. Как показали проведенные эксперименты, в наилучшей степени удовлетворяет вышеуказанным требованиям слой из сплава никель-хром с соотношением компонентов (65-95)% никеля и (35-5)% хрома толщиной 1-3 нм. При меньшей толщине слоя трудно реализовать сплошное покрытие из этого сплава, высока вероятность появления островков. Большая толщина слоя начинает влиять на коэффициент отражения структуры. Соотношение компонентов подбиралось экспериментально. Антикоррозионный слой предохраняет отражающий слой серебра не только в процессе нанесения защитного слоя 7. Защитный слой может иметь трещины, которые в процессе работы структуры в условиях ультрафиолетового облучения и температуры приводят к окислению серебра в трещинах. Наличие же тонкой антикоррозионной пленки препятствует этому.

Защитный слой 7 из оксида металла наносится методом плазменного напыления металла в атмосфере кислорода. В качестве распыляемого металла пригодны титан, олово, алюминий. Толщина слоя зависит от выбранного оксида, его прозрачности и для большинства известных оксидов металлов лежит в пределах 5-100 нм.

Поскольку отражающий, антикоррозионный и защитный слои наносят любым из методов вакуумного напыления, то процесс можно реализовать в одной рабочей камере, снабдив ее соответствующими модулями. Особенно хорошо подходит для этих целей метод магнетронного нанесения покрытий, так как он позволяет наносить слои из разных материалов на поверхности большой площади с высокой однородностью.

На фиг.3 изображена блок-схема установки непрерывного действия для реализации заявляемого способа на основе магнетронного метода. Установка представляет собой протяженную рабочую камеру 8, в которой последовательно установлены соответствующие модули для реализации всего технологического цикла изготовления гибкой отражающей структуры. Рабочая камера на всем ее протяжении имеет патрубки 9 с вентилями 10 для соединения с вакуумной системой откачки, представленной форвакуумными насосами 11 и высоковакуумными диффузионными насосами 12. Большое количество параллельных каналов откачки необходимо в связи с тем, чтобы в каждом технологическом модуле обеспечить свое, близкое к оптимальному давление рабочего газа. По концам рабочей камеры 8 расположены барабаны 13 и 14, один из которых (в данной схеме конечный барабан 14) связан с приводным механизмом 15 для перемещения листа 16. Вдоль камеры последовательно расположены технологические модули для последовательной реализации операций способа. Модули последовательно включают в себя низкоэнергетичный ионный источник 17 для реализации режима ионного травления металлической заготовки 16, магнетрон 18 для нанесения первого слоя серебра, высокоэнергетичный ионный источник 19 для ионного перемешивания и магнетрон 20 для нанесения второго слоя серебра. Затем расположен магнетрон 21 для нанесения слоя сплава никель-хром и магнетрон 22 для нанесения защитного оксидного слоя. Модуль 22 соединен с системой напуска кислорода 23. Каждый технологический модуль имеет возможность подключения к системе 24 напуска аргона. Установка снабжена также датчиками контроля температуры 25, системой водяного охлаждения магнетронов и изделия (на фиг.3 не показана) и системой управления (не показано). Кроме того, на фигуре для простоты не показаны системы питания технологических модулей.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа на примере изготовления отражающей структуры с коэффициентом отражения равным 0,97 для видимого света на вышеописанной установке. В качестве металлической основы служит лента из нержавеющей стали (типа 12Х18Н10Т) толщиной 0,1 мм и шириной 600 мм, с одной из поверхностей, подвергнутой электрополировке. Такая лента серийно производится во многих странах мира.

В качестве ионного источника 17 используем источник с замкнутым дрейфом электронов, описанный в работе [Янин С.Н., Кривобоков В.П., Жуков В.В., Лелеков М.А. Применение ионного ассистирования в магнетронном напылении оксидных пленок. Опубликовано в книге: 6th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, 23-28.09.2002, Tomsk, Russia, p.129-131]. Обычно такие источники имеют линейную плотность тока на уровне 0,5 А на погонный метр его длины. При такой плотности тока флюенс, необходимый для удаления всех адсорбированных молекул и слоя металла порядка нескольких атомарных слоев, достигается за время прохождения ленты перед ионным источником 17. Далее, следом за ионным источником 17 расположен магнетрон 18 с распыляемой мишенью из серебра. При указанной ширине ленты длина магнетрона составляет 850 мм, а мощность не менее 4 кВт. Параметры магнетрона обеспечивают нанесение на ленту слоя серебра толщиной единицы-десятки нм.

Затем следом за этим магнетроном расположен высокоэнергетичный источник 19 пучка ионов аргона, с помощью которого выполняется процедура перемешивания (в литературе часто используется слово “миксинг”). Энергия ионов аргона составляет 40 кэВ. Эта энергия соответствует проективной длине пробега ионов аргона в серебре 16,5 нм [Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Темкин М.М. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей, Минск, изд. БГУ, 1980, 352 с.]. В принципе толщина первого слоя серебра может быть несколько снижена. Это даст возможность снизить энергию ускоренных ионов. Но здесь возможности не велики (надо принять во внимание, что линейные потери энергии иона на электронное торможение пропорциональны скорости, а не энергии, поэтому ионное перемешивание при начальной энергии ионов менее 10 кэВ малоэффективно). В то же время увеличение ускоряющего потенциала свыше 100 кВ существенно усложняет источник ионов и снижает его надежность. При плотности тока 100 мкА/см² (эта величина обычна для источников пеннинговского типа) флюенс 5·10¹³ частиц/см² набирается менее чем за секунду, но она является минимально возможной для того, чтобы эффект увеличения адгезии пленки серебра по отношению к подложке из нержавеющей стали заметно повлиял на качество покрытия. Для того чтобы адгезия была более надежной, реально на практике флюенс должен быть в несколько раз больше.

Следует иметь ввиду, что в результате облучения ионами небольшое количество атомов серебра уносится из пленки в результате распыления или миграции внутрь подложки (в данном случае толщина этого слоя будет не более 2 нм).

Коэффициент отражения пленки, близкий к коэффициенту отражения массивного образца, имеет место в том случае, если толщина покрытия равна или превышает 100 нм. Таким образом, после ионного перемешивания на поверхность надо нанести еще не менее 92 нм, чтобы обеспечить высокий коэффициент отражения. Для выполнения этой задачи служит магнетрон 20, который на фиг.3 расположен после ионного источника для перемешивания по ходу движения ленты.

Далее на поверхность второго слоя серебра тоже с помощью магнетрона 21 наносится очень тонкий (1-3 нм) слой из мишени со следующим составом: Ni (85%)-Cr (15%). Он защищает серебряную пленку от окисления во время напыления на нее защитного оксидного слоя (необходимо иметь в виду, что оксидный слой наносится в результате плазмохимической реакции в присутствии ионизированных молекул кислорода, которые обладают очень высокой химической активностью даже по отношению к серебру). Вместе с тем, толщина этого слоя должна быть минимальной, так как он способен существенно снизить коэффициент отражения серебряной пленки.

Последняя операция - нанесение защитного прозрачного (оксидного) покрытия производится также с помощью магнетрона 22. Распыляемой мишенью в данном случае является металлический титан, а рабочим газом - смесь аргона и кислорода. Пленка TiO₂ толщиной 10 нм (а по возможности и более толстая) способна защитить поверхность от нежелательного взаимодействия с окружающей средой, механических повреждений, загрязнений. Она не ухудшает коэффициента отражения.

Следует отметить, что иногда для жидкокристаллических дисплеев актуальна проблема стабильности отражающего покрытия при воздействии собственного коротковолнового излучения (с точки зрения радиационно-стимулированной коррозии). Защитное покрытие Ni-Cr-TiO₂ весьма эффективно выполняет свои функции при воздействии коротковолнового (0,3 нм) излучения.

После напыления прозрачного покрытия толщиной 10 нм готовое изделие - лента 16 собирается на приемном барабане 14 и после завершения технологического процесса извлекается из установки.

Испытания такой ленты показали, что ее коэффициент отражения в видимом диапазоне длин волн составляет 0,98-0,99. Адгезия серебра по отношению к металлической основе превышает 30 МПа, что позволяет изготавливать из нее изделия любой формы, в том числе и с малым радиусом кривизны. Оптические свойства ленты не деградировали после 500 часов облучения ее коротковолновым излучением от ртутной лампы.

Claims (5)

1. Способ изготовления гибкой зеркально отражающей структуры, при котором на предварительно отполированную и химически очищенную поверхность металлической основы напылением в вакууме наносят отражающий слой, а затем защитный слой, отличающийся тем, что в качестве основы используют гибкий лист металла, перед нанесением отражающего слоя поверхность металлического листа подвергают ионному или плазменному травлению, отражающий слой из серебра наносят в две стадии, между которыми поверхность обрабатывают пучком ускоренных ионов, толщина наносимого на первой стадии слоя составляет 1-40 нм, а вторую стадию заканчивают при достижении общей толщины слоя серебра 100-200 нм, затем вакуумным распылением наносят слой сплава никель-хром толщиной 1-3 нм с соотношением компонентов в сплаве 65-95% Ni и 35-5% Сr, после чего поверхность покрывают защитным слоем из оксида металла методом плазменного напыления в атмосфере кислорода, при этом процесс нанесения отражающего и защитного слоев ведут при температуре металлической основы не более 180°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что травление металлического листа перед нанесением слоев серебра ведут с помощью пучка газовых ионов с энергией 0,1-10 кэВ до набора флюенса 10¹⁴-10¹⁶ частиц/см².

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ионную обработку между стадиями нанесения серебра ведут с помощью пучка газовых ионов с энергией 10-100 кэВ, до набора флюенса 5·10¹³-10¹⁶ частиц/см².

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере один из слоев нанесен методом магнетронного распыления.

5. Гибкая зеркально отражающая структура, содержащая гибкую металлическую основу, на которой последовательно сформированы отражающий слой серебра и защитный слой из прозрачного материала, отличающаяся тем, что на поверхности металлической основы сначала сформирован модифицированный слой, образованный ионным или плазменным травлением, отражающий слой образован двумя слоями серебра, первый толщиной 1-40 нм обработан пучком ускоренных ионов, а толщина второго слоя такова, что обеспечивает общую толщину отражающего слоя 100-200 нм, между отражающим слоем серебра и защитной пленкой расположен слой сплава никель - хром толщиной 1-3 нм с соотношением компонентов в сплаве 65-95% никеля и 35-5% хрома, а защитный слой выполнен из прозрачного оксида металла.

Images